гидроимпульсная скважинная струйная установка

Формула изобретения

Гидроимпульсная скважинная струйная установка, содержащая колонну насосно-компрессорных труб и установленные на колонне насосно-компрессорных труб последовательно сверху вниз струйный аппарат, пакер и гидроимпульсное устройство, при этом в корпусе струйного аппарата установлены активное сопло и камера смешения с диффузором и выполнены канал подвода рабочей среды, канал подвода откачиваемой среды и центральный проходной канал с посадочным местом для установки функциональных вставок, пакер установлен на колонне насосно-компрессорных труб ниже струйного аппарата и гидроимпульсное устройство установлено ниже пакера, при этом в корпусе гидроимпульсного устройства выполнен осевой проходной канал и установлены сообщенные с последним со стороны входа в них сопла для подачи рабочей среды, отличающаяся тем, что сопла гидроимпульсного устройства расположены рядами вдоль оси корпуса гидроимпульсного устройства и в плоскости поперечного сечения корпуса гидроимпульсного устройства под углом к радиусу, на выходе сопел в корпусе гидроимпульсного устройства выполнена кольцевая проточка, в которой образованы со стороны выхода из каждого сопла кольцевые каналы, в которых размещены с возможностью свободного вращения и осевого перемещения относительно кольцевого канала плоские кольца с острой входной кромкой со стороны, обращенной к выходному сечению сопел, а осевой проходной канал выполнен с возможностью установки в нем направляющей вставки с перекрытием последней осевого проходного канала в нижней части корпуса гидроимпульсного устройства, причем направляющая вставка снабжена со стороны входа в осевой проходной канал фильтрующим элементом и устройством для закрутки потока рабочей среды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к скважинным установкам для добычи нефти.

Известна насосно-эжекторная импульсная скважинная установка, содержащая пакер, блокирующую вставку с установленным в ней центральным обратным клапаном, колонну насосно-компрессорных труб, установленные на колонне насосно-компрессорных труб струйный аппарат с активным соплом, камерой смешения, диффузором и каналами подвода активной жидкой и пассивной сред и установленное на колонне труб ниже пакера гидроимпульсное устройство, при этом блокирующая вставка установлена с возможностью замены на депрессионную вставку, а активное сопло со стороны входа в него перекрыто блокирующей вставкой и открыто для подвода активной среды при установке депрессионной вставки, причем последней, при ее установке, перекрыто поперечное сечение колонны труб (см. RU, патент №2107842, кл. F 04 F 5/54, опубл. 27.03.98).

Однако данная установка не позволяют одновременно проводить обработку пластов с помощью гидроимпульсного устройства и производить откачку среду из скважины с помощью струйного аппарата, что сужает возможности данной установки.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гидроимпульсная скважинная струйная установка, содержащая колонну насосно-компрессорных труб и установленные на колонне насосно-компрессорных труб последовательно сверху вниз струйный аппарат, пакер и гидроимпульсное устройство, при этом в корпусе струйного аппарата установлены активное сопло и камера смешения с диффузором и выполнены канал подвода рабочей среды, канал подвода откачиваемой среды и центральный проходной канал с посадочным местом для установки функциональных вставок, пакер установлен на колонне насосно-компрессорных труб ниже струйного аппарата и гидроимпульсное устройство установлено ниже пакера, при этом в корпусе гидроимпульсного устройства выполнен осевой проходной канал и установлены сообщенные с последним со стороны входа в них сопла для подачи рабочей среды (см., RU, патент №2143600, кл. F 04 F 5/54, опубл. 27.12.1999).

Данная установка позволяет производить одновременно обработку пласта с помощью гидроимпульсного устройства и откачку из скважины среды с помощью струйного аппарата. Однако в данной установке не в полной мере используются возможности гидроимпульсного устройства, а именно возможности кавитационного режима подачи жидкой среды гидроимпульным устройством.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышения эффективности обработки прискважинной зоны за счет интенсификации работы гидроимпульсного устройства.

Поставленная задача решается за счет того, что гидроимпульсная скважинная струйная установка содержит колонну насосно-компрессорных труб и установленные на колонне насосно-компрессорных труб последовательно сверху вниз струйный аппарат, пакер и гидроимпульсное устройство, при этом в корпусе струйного аппарата установлены активное сопло и камера смешения с диффузором и выполнены канал подвода рабочей среды, канал подвода откачиваемой среды и центральный проходной канал с посадочным местом для установки функциональных вставок, пакер установлен на колонне насосно-компрессорных труб ниже струйного аппарата и гидроимпульсное устройство установлено ниже пакера, при этом в корпусе гидроимпульсного устройства выполнен осевой проходной канал и установлены сообщенные с последним со стороны входа в них сопла для подачи рабочей среды, при этом сопла гидроимпульсного устройства расположены рядами вдоль оси корпуса гидроимпульсного устройства и в плоскости поперечного сечения корпуса гидроимпульсного устройства под углом к радиусу, на выходе сопел в корпусе гидроимпульсного устройства выполнена кольцевая проточка, в которой образованы со стороны выхода из каждого сопла кольцевые каналы, в которых размещены с возможностью свободного вращения и осевого перемещения относительно кольцевого канала плоские кольца с острой входной кромкой со стороны, обращенной к выходному сечению сопел, а осевой проходной канал выполнен с возможностью установки в нем направляющей вставки с перекрытием последней осевого проходного канала в нижней части корпуса гидроимпульсного устройства, причем направляющая вставка снабжена со стороны входа в осевой проходной канал фильтрующим элементом и устройством для закрутки потока рабочей среды.

Как показали проведенные исследования, существенного увеличения производительности скважины можно добиться путем интенсификации обработки прискважинной зоны пласта, что позволяет создать благоприятные условия для притока добываемой жидкой среды, преимущественно нефти. Этого удается добиться путем усиления режима кавитации жидкой среды на выходе из сопел гидроимпульсного устройства.

Сочетание гидроимпульсной в кавитационном режиме подачи жидкой среды с созданием депрессии на пласт позволяет разрушить стойкие отложения, создать пористую структуру и удалить кольматирующие частицы из скважины, что в конечном счете обеспечивает устойчивый приток нефти или другой добываемой из скважины среды в зону ее откачки из скважины. Поскольку описанная конструкция установки позволяет производить как обработку прискважинной зоны пласта, так и откачку жидкой среды из скважины, не требуется ни подъем колонны труб, ни переустановка какого либо оборудования, что исключает непроизводительный простой скважины.

Установкой сопел гидроимпульсного устройства под углом к радиусу и размещение на выходе сопел плоских колец удалось добиться стойкого кавитационного режима истечения жидкой среды из гидроимпульсного устройства, что связано с тем, что под воздействием взаимодействующих между собой струй жидкости, которые истекают из сопел и окружающей гидроимпульсное устройство жидкой среды плоские кольца начинают колебаться, что интенсифицирует кавитационный режим течения среды на выходе из гидроимпульсного устройства.

Данная установка может быть особенно полезна при использовании в скважинах, которые имеет тенденцию к образованию отложений, препятствующих притоку откачиваемой среды в скважину. В этом случае предоставляется возможность производить периодическую обработку прискважинной зоны пласта, восстанавливать приток и проводить исследование скважин с помощью различных приборов, которые можно разместить в подпакерной зоне скважины без сложной перестройки оборудования.

На фиг.1 представлена схематически гидроимпульсная скважинная струйная установка с установленной в струйном аппарате блокирующей вставкой, на фиг.2 представлена схематически гидроимпульсная скважинная струйная установка с установленной в струйном аппарате герметизирующей вставкой.

Гидроимпульсная скважинная струйная установка содержит колонну насосно-компрессорных труб 1 и установленные на колонне насосно-компрессорных труб 1 последовательно сверху вниз струйный аппарат 2 пакер 3 и гидроимпульсное устройство 4. В корпусе 5 струйного аппарата 2 установлены активное сопло 6 и камера смешения 7 с диффузором и выполнены канал подвода рабочей среды 8, канал подвода откачиваемой среды 9 и центральный проходной канал 10 с посадочным местом для установки функциональных вставок 11. Пакер 3 установлен на колонне насосно-компрессорных труб 1 ниже струйного аппарата 2 и гидроимпульсное устройство 4 установлено ниже пакера 3. В корпусе 12 гидроимпульсного устройства 4 выполнен осевой проходной канал 13 и установлены сообщенные с последним со стороны входа в них сопла 14 для подачи рабочей среды. Сопла 14 гидроимпульсного устройства 4 расположены рядами вдоль оси корпуса 12 гидроимпульсного устройства 4 и в плоскости поперечного сечения корпуса 12 гидроимпульсного устройства 4 под углом к радиусу. На выходе сопел 14 в корпусе 12 гидроимпульсного устройства 4 выполнена кольцевая проточка 15, в которой образованы со стороны выхода из каждого сопла 13 кольцевые каналы 16, в которых размещены в возможностью свободного вращения и осевого перемещения относительно кольцевого канала 16 плоские кольца 17 с острой входной кромкой со стороны, обращенной к выходному сечению сопел 13. Осевой проходной канал 13 выполнен с возможностью установки в нем направляющей вставки 18 с перекрытием последней осевого проходного канала 13 в нижней части корпуса 12 гидроимпульсного устройства 4, причем направляющая вставка 18 снабжена со стороны входа в осевой проходной канал 13 фильтрующим элементом 19 и устройством 20 для закрутки потока рабочей среды.

Сначала (см. фиг.1) в корпусе 5 струйного аппарата 2 устанавливают в качестве функциональной вставки 11 блокирующую вставку, а в осевом проходном канале 13 устанавливают направляющую вставку 18. Затем по колонне 1 насосно-компрессорных труб подают под заданным давлением жидкую рабочую среду (например, воду). Под рабочим давлением жидкая рабочая среда по колонне 1 труб поступает в гидроимпульсное устройство 4. На этом этапе работы установки блокирующая вставка препятствует поступлению рабочей среды в канал 8 подвода рабочей среды и канал 9 подвода откачиваемой среды. Пакер 3 при этом не распакован, то есть находится в транспортном состоянии и не препятствует перетеканию среды или сред между подпакерной и надпакерной зонами. При выходе из сопел 14 гидроимпульсной установки 4 струи жидкой рабочей среды, обладая очень высокой начальной скоростью, создают разрежение, передающееся в скважину ниже и выше гидроимпульсного устройства 4. В результате жидкая рабочая среда, истекая из сопел 14, увлекает в движение окружающую ее пластовую жидкость, причем, набегая на плоские кольца 14, пластовая жидкость перемещает кольца 17 в зону истечения из сопел 14 жидкой рабочей среды. Взаимодействие жидкой рабочей среды и пластовой жидкости вызывает вибрацию колец 17. Как следствие, набегающий на кольца 17 со стороны их острой кромки поток жидкой преобразуется в горизонтальный скоростной поток жидкой среды с полостями и кавитационными кавернами, воздействующими на пласт. Схлопывание полостей и каверн в зоне пласта сопровождается звуковыми волнами и сильными гидравлическими ударами с возникновением вибрации, что создает высокую разрушающую силу в пласте и способствует отделению кольматирующих частиц. По окончании обработки пласта производят извлечение блокирующей вставки и направляющей вставки 18. Извлечение может быть произведено путем нагнетания в затрубное пространство колонны 1 труб жидкой рабочей среды, вследствие чего потоком жидкой рабочей среды указанные выше вставки выносится из колонны 1 труб. Извлечение может быть произведено также с помощью проволоки с ловильной головкой. Вместо блокирующей вставки по колонне 1 труб может быть спущена и установлена в корпусе 5 струйного аппарата 2 другая функциональная вставка, например герметизирующая вставка, а ниже струйного аппарата 2 на каротажном кабеле может быть размещен геофизический прибор 21. Таким образом, установку переводят в состояние, показанное на фиг.2.

После этого жидкую рабочую среду по колонне 1 труб и далее через канал 8 подвода рабочей среды подают в активное сопло 6 струйного аппарата 2. Рабочая среда, истекая из сопла 6, увлекает в камеру смешения 7 из подпакерной зоны откачиваемую из скважины среду (на первом этапе смесь жидкости пласта и кольматирующих частиц).

Предварительно, перед подачей рабочей среды в сопло 6, производят установку пакера 3, то есть разобщают пространство с внешней стороны колонны 1 труб на подпакерную и надпакерную зоны, а в корпусе 5 струйного аппарата 2, как отмечалось выше, устанавливают в качестве функциональной вставки герметизирующую вставку. Через герметизирующую вставку может быть пропущен каротажный кабель, на котором в подпакерной зоне скважины может быть установлен с возможность перемещения относительно пласта геофизический прибор 21. Из камеры смешения 7 смесь рабочей и откачиваемой из скважины сред поступает в диффузор и далее истекает в надпакерную зону затрубного пространства и выносится на поверхность. При необходимости, например после исследования скважины с помощью геофизического прибора 21, цикл обработки скважины может быть повторен.